Tema 7

UNIDAD TEMÁTICA 7
MICROONDAS
Uso de la radiación de microondas en reacciones orgánicas.
Muchos trabajos científicos publicados recientemente presentan el uso de la radiación de
microondas como una gran ventaja frente al calentamiento en placas eléctricas o baños de aceite,
debido a los cortos tiempos de reacción necesarios, además de la simplicidad del equipamiento.
Hay que tener en cuenta que, aunque la longitud de onda de esa radiación va desde 1 cm hasta 1 m
la mayoría de este rango está dedicado al radar y las telecomunicaciones por lo que, para evitar
interferencias, las longitudes de onda de los hornos microondas están restringidas entre 12’2 cm
hasta 33’3 cm, es decir 2’45 GHz o 900 MHz. El mecanismo de actuación de la radiación de
microondas consiste en provocar la rotación de los dipolos dentro del líquido lo que causa que las
moléculas polares se alineen y luego relajen en el campo oscilante de la radiación electromagnética.
Cuando la energía de la rotación de esos dipolos se disipa se produce el calentamiento del líquido,
por eso, al producirse el calentamiento en el interior del líquido y no transferirse desde el vaso es
por lo que el líquido está a mayor temperatura que el recipiente.
Aunque existen sistemas de microondas de laboratorio muy desarrollados que permiten un control
muy preciso de la radiación y de los tiempos de reacción mediante programas informáticos, en los
experimentos siguientes se utilizará un horno microondas de cocina puesto que permite ilustrar
perfectamente las ventajas de la técnica y su uso es muy sencillo, además pueden realizarse varias
reacciones simultáneamente.
Cuestionario previo a la realización de la práctica
1
¿Qué reacción va a llevar a cabo?
2
¿Por qué se utiliza el horno microondas?
3
¿Qué longitud de onda tiene la radiación que va a utilizar y cuál es el mecanismo por el que
actúa?
4
¿Qué diferencias deben encontrarse entre los espectros de IR del material de partida y del
producto de la reacción?
7.1 Reducción de antrona a antraceno
Sección experimental
Reactivos y disolventes
Antrona, borohidruro de sodio, diglima, ácido acético glacial, etanol.
Material
Vaso de 50 ml , vidrio de reloj, embudo de placa de vidrio pequeño, pieza de filtración, matraz
erlenmeyer de 25 ml.
Procedimiento experimental
Se pesan 200 mg de antrona y se colocan en un vaso de 50 ml con 100 mg de borohidruro de sodio
y 4 ml de diglima. Se hace girar el vaso para mezclar el contenido, se cubre con el vidrio de reloj y
se introduce en el microondas. Se calienta durante 4 min. al 10% de la potencia del horno. Se saca
el vaso y se deja enfriar. Se añade 2 ml de ácido acético glacial y se agita para destruir el exceso de
borohidruro y obtener una disolución. Luego se adicionan aproximadamente 25 ml de etanol y la
mezcla se calienta hasta ebullición en una placa eléctrica. Se añade agua hasta que se mantiene una
cierta turbidez y el enfriamiento lento da láminas brillantes de antraceno. El sólido se filtra a vacío y
se recristaliza en la mínima cantidad de etanol para dar antraceno fluorescente, punto de fusión
216-217º C.
Realice el espectro de IR del producto y explique el resultado obtenido.
Bibliografía
1
Elder, J. W., Holtz, K. M.; J. Chem. Educ.,1996, 73, A104.
7.2 Acetilación de 2-naftol
Sección experimental
Reactivos y disolventes
2-Naftol, anhídrido acético, etanol.
Material
Vaso de 50 ml, vidrio de reloj, embudo de placa de vidrio pequeño, pieza de filtración, matraz
erlenmeyer de 25 ml.
Procedimiento experimental
Se pesan 288 mg (2 mmoles) de 2-naftol y se colocan en un vaso de 50 ml con 1 ml de anhídrido
acético. Se hace girar el vaso para mezclar el contenido, se cubre con el vidrio de reloj y se
introduce en el microondas. Se calienta durante 4 min. al 50% de la potencia del horno. Se saca el
vaso y el líquido se vierte sobre 20 ml de agua. Se agita la mezcla para hidrolizar completamente el
exceso de anhídrido acético y el sólido se recoge por filtración a vacío. Se recristaliza en etanol del
50% para dar el producto, rendimiento 50-80%, punto de fusión 67-68º C.
Realice el espectro de IR del producto y explique el resultado obtenido.
Bibliografía
1
Elder, J. W., Holtz, K. M.; J. Chem. Educ.,1996, 73, A104.
7.3 Síntesis de analgésicos
Sección experimental
Reactivos y disolventes
Ácido salicílico, anhídrido acético, ácido fosfórico, tolueno, anilina, p-aminofenol, p-fenetidina.
Material
4 Vasos de 100 ml , 4 vidrios de reloj, embudo de placa de vidrio pequeño, pieza de filtración, 4
matraces erlenmeyer de 25 ml , cámara de cromatografía.
Procedimiento experimental
Se pesan 1’38 g (0’01 mol) de ácido salicílico y se colocan en un vaso de 100 ml con 2’83 ml
( 0’03 mol, 3’06 g) de anhídrido acético y una gota de ácido fosfórico. Se hace girar el vaso para
mezclar el contenido, se cubre con el vidrio de reloj y se introduce en el microondas. Se calienta
durante 5 min. al 30% de la potencia del horno. Se saca el vaso y se deja enfriar hasta temperatura
ambiente, luego se introduce en un baño de hielo para que cristalice el producto. Se comprueba por
cromatografía en capa fina con hexano:acetato de etilo 8:2 como fase móvil que no quedan restos
del material de partida. El sólido se recoge por filtración a vacío y se recristaliza con tolueno. Punto
de fusión 133-135 ºC.
Realice el espectro de IR del producto y explique el resultado obtenido.
Se puede utilizar el mismo procedimiento experimental para acetilar:
anilina, p-aminofenol o p-fenetidina,
en estos casos se reduce la cantidad de anhídrido acético a 0’02 moles y se sustituye el ácido
fosfórico por 7’5 ml de agua. Así se obtienen
acetanilida que se recristaliza en agua, 73%, punto de fusión 112-115 ºC;
acetaminofeno recristalizado en agua, 56%, punto de fusión 165-168 ºC y
fenacetina recristalizada en metanol/agua, 81%, punto de fusión 127-131 ºC.
Bibliografía
1
Mirafzal, G. A., Summer, J. M.; J. Chem. Educ., 2000, 77, 356.